不只是生命会演化,科学家发现达尔文的演化论适用于宇宙万物
本文來自微信公眾號:SF 中文 (ID:kexuejiaodian),作者:SF,文:梅林
地球上紛繁多樣的生命是怎么來的?想必很多人都會說“是由遠古生物進化來的”。這么說確實有一定道理。1859 年,達爾文出版了《物種起源》一書,提出了他的演化論,來描述生命如何在地球上發展壯大的過程。簡單來說,“物競天擇、適者生存”是一切生命運轉的法則。然而,近期科學家發現,達爾文其實“錯了”。
這里說達爾文“錯了”并不是說,達爾文的演化論錯了,而是說演化不僅適用于生命世界,還適用于宇宙萬物。換句話說,演化論是整個宇宙運轉的法則。
看到這,伙伴們可能會疑惑:生命為了生存發展,會產生各種變異,更適應環境的變異則被留存下來,這就是生命的演化。無生命的東西本就沒有生命,無所謂生存,也能為了更好地“生存”而演化嗎?又是什么給了它們這種“活下去”的意識?
無生命的物質也能演化?
達爾文的演化論主張“物競天擇、適者生存”。也就是說,物種演化的最終目標都是為了生存。
最近,多位科學家的研究拓展了演化論的適用范圍。他們認為,無論系統是有生命的還是無生命的,如果產生了“變異”,而且系統能正常運轉,它的功能也有所改善,那就可以說這個系統“進化”了,通過了“自然選擇”。也就是說,宇宙中的萬物,包括行星、恒星、原子、礦物都能演化,讓自己更適應環境。
科學家把他們的新結論命名為“功能信息增加定律”(Law of Increasing Functional Information,以下簡稱定律),認為這個定律是宇宙中的“缺失的自然法則”。定律指出,宇宙中的自然系統會演化得更加模式化,更具多樣性和復雜性。就像地球生命,也是從簡單生命形式向復雜、多樣的生命形式演化的。
類似于生物的演化要經過自然選擇,定律指出,宇宙萬物的演化也要經過“功能選擇”。對于功能選擇這個詞,我們可能很陌生,也不好理解。如果把“生存”看作一種“功能”,那么生物演化其實就是生存這個功能對生物各種變異的選擇。同樣的道理,宇宙萬物的演化就是某項功能對所有自然系統進行選擇。
在這里,科學家認為,主要有 3 種基本功能,分別是穩定性、動態持久性和新穎性。穩定性是指構成物質的基本粒子的穩定排列,能讓自然系統存在下去;具有持續能源供應的動態系統就是所謂的動態持久性;而新穎性顧名思義就是我們所說的“變異”,自然系統會產生新功能、新行為和新特征。
正是基于這些功能的選擇,驅動了宇宙萬物的演化、發展,造就了如今多樣、復雜的宇宙。
“缺失的自然法則”真的適用于宇宙萬物嗎?
定律的提出是科學家基于理論分析,綜合分析了前人的研究而歸納總結出的。也許有人會說,這樣的理論會脫離實際吧,我們的宇宙真的是這樣運轉的嗎。
我們可以看幾個例子。首先說生命世界,無生命的分子以某種我們目前還不清楚的機制,合成了細胞,單細胞的生命集群生活,分化出組織和器官,形成多細胞生物。多細胞生物采用不同的演化路線,發展出營自養生活的植物、營異養生活的動物,以及腐生的真菌,這樣地球生命就更多樣了。
生命世界的演化自不必說,二三百年前,達爾文早就發現這樣的規律了。那么非生命世界呢?滿天繁星也是一樣。科學家指出,早期的恒星只含有兩種主要元素 —— 氫和氦,后來早期恒星就用氫和氦制造了大約 20 種更重的化學元素,逐漸演化出了下一代的恒星,下一代恒星又用這些元素制造了超過 100 種新的元素。恒星則更多樣了。
恒星如此,恒星周圍的行星也是如此。提到行星的演化,本質上就是礦物的演化。宇宙中最早的礦物就是 20 種源自大爆炸的元素,它們冷卻、凝固并聚集了大氣,逐漸形成行星。億萬年來,經過不斷地冷凝、融化、結晶、分化、不同溫度和壓力的作用,以及生命活動的影響,由這 20 種礦物重新配置、組合,演化出了我們目前已知的接近 6000 種礦物。
這一新理論的提出,既讓我們了解了過去,也為未來的研究指明了更清晰的方向。美國西雅圖系統生物學研究所的斯圖爾特?考夫曼表示,這項新發現廣泛的而有突破性,科學家們已經開始探討宇宙演化的根本性問題,提出的新結論也并非空有其談。
參考文獻:
On the roles of function and selection in evolving systems | PNAS
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總結
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